5G技术在新型电力系统中的应用

5G技术在新型电力系统中的应用

范向东

杭州大有供电服务有限公司临安恒通分公司 浙江临安 311300

摘要：通信技术发展更迭速度极快，5G技术一经推出在各大行业内得到了广泛使用，电力行业也不例外，在5G通信技术的辅助下，电力系统服务工作质量得到提高，电力运行的稳定性、可靠性也随之增强。基于5G移动通信技术展开全新的电力系统通信建设是顺应时代发展的必然选择。基于此，本篇文章对5G技术在新型电力系统中的应用进行研究，以供参考。

关键词：5G技术；新型电力系统；应用分析

引言

在电网配用电侧，由于点多面广，海量设备需要实时监测或控制，信息双向交互频繁，且现有光纤覆盖建设成本高、运维难度大，4G公网承载能力有限，难以有效支撑配用电侧各类终端的可观可测可控要求。随着分布式配电自动化、高级计量、分布式能源接入、用户双向互动、精细化采集等业务的快速发展，各类电网设备、电力终端、用电客户的通信需求爆发式增长，迫切需要构建安全可信、接入灵活、双向实时互动的电力通信接入网，并采用先进、可靠、稳定、高效的新兴通信技术及系统予以支撑，这是智能电网发展对电力通信网提出的新需求。随着5G在电力行业中的应用提速，针对5G技术在电力行业应用的研究也是越来越多，目前所见研究多集中于针对业务场景提供解决方案，对具体实施及应用效果研究较少。本文重点聚焦电力行业应用中的重要场景，关注5G在电力行业的实际应用效果。

1相关概述

1.15G通信基本原理

通信技术从2G时代开始，几乎都是使用数字信号，即使是最新的5G通信也不例外。对于移动通信而言，它主要是借助电磁波来传输相关的信息，并且在信号发生器和信号接收器的设备基础上，对输入和输出过来的电磁波进行调制和解调等过程，从而得到人们所需的信息。但是，无线通信和有线通信也有不同之处。无线通信主要利用的是电磁波在空气中的反射和衍射等特性，使电磁波达到指定的位置，从而实现信息的传输和接收。5G通信同样也运用到了上面的所有东西，但与2G、3G和4G不同的是，5G通信在信息传输速度、效能和可靠性方面都远远的超过了前几代移动通信技术，比如：5G通信的峰值速度都大于20Gbps，并且5G通信的频段也已经提升至30~300GHz之间，这些都为进一步拓展资源打下了一定的基础。

1.2新型电力系统通信网络需求

1）由于分布式能源的大规模接入，新型电力系统承载的电力业务更加分散化和多元化，终端设备的大规模接入以及应急安全防护环境的搭建，对电力通信网络传输带宽提出了更高的要求。2）源网荷储协调互动，分布式能源综合调度等新型业务，对未来新型电力系统各环节综合感知，协调互动等电网控制类业务提出更高的挑战，要求未来电力通信网络具备更低的传输时延。3）随着新型电力系统建设步伐的不断加快，实现电力系统全环节的统一协调管控，对电网控制类业务的高可靠性和隔离性提出了更高的要求。5G网络切片依托其按需定制、灵活部署的技术优势，能在保证未来新型电力系统对电力通信网络大带宽、高可靠、低时延性能指标需求的同时，实现端到端网络切片的部署，保证电网的安全性。

2新型电力系统面临的网络安全风险

1）在电网形态方面，由单向逐级输配电为主的传统电网，向包括直流混联大电网、直流电网、微电网和可调负荷的能源互联网转变，电网结构更加复杂、交互更加频繁。同时，随着家庭光伏、小风电等终端接入网侧，以及大量存量工控终端设备，新型电力系统的终端设备呈型号多样化、数量巨大、结构复杂、空间分布分散化等特点，联网接入方式多样，终端身份识别认证困难，数据通信安全要求不统一，安全接入难度加大。另外，新型电力系统将与热气管网、天然气管网、交通网络等能源链进行复杂互联互通，形成多领域综合能源网络，用电负荷、负荷集成商及其他能源链缺乏有效的网络安全防护措施，网络攻击者可能利用其集中管控平台漏洞窃取用户信息，篡改运营数据。2）在技术基础方面，新型电力系统充分利用人工智能、大数据、云计算、边缘计算、5G等技术，支撑电网数据综合分析，赋能电力数据共享利用，提升电网智能化，同时也对新兴技术的内在安全性提出更高的要求。5G通信技术是支撑能源转型的重要战略资源和新型基础设施，但其虚拟化基础设施、物联平台等较易遭受外部攻击；云计算的分布性削弱了安全防护措施的可控性；区块链技术由于其去中心化、开放性、防篡改和可追溯的特点，广泛应用于实时电力交易、源网荷储互动与多能互补等方面，但自身还存在协议安全性、智能合约安全等方面风险。此外，新型电力系统的电源结构、电网形态、业务模式、技术基础的深刻改变，也对网络安全管理职责、工作机制等都提出了新的要求。新型电力系统涉及的运营主体不仅涵盖了传统的电网、发电、售电等企业对象，更是将用户、运营商、服务商等社会多参与者纳入，现有垂直业务管理模式无法适应物联网“万物互联”的发展需求，简单“三同步”网络安全管理无法满足新型电力系统业务安全防护需求。在业务应用的各环节中，不同程度地存在用户身份凭据管理不合规、访问控制策略不严谨、技术监督手段缺失、风险防范措施不完备等问题，迫切需要完善构建网络安全专业管理技术支撑体系。

35G技术在新型电力系统各种场景中的实际应用

3.1在低延时、高可靠性场景中的应用

新型电力系统的电能传播速度比较快，为了保证设备能够及时响应新型电力系统的各种要求，管理人员应该加强对指令的精准控制。在新型电力系统中展开精准控制时，需要及时确定电力系统故障发生频率、每次故障严重程度，为展开故障分析提供参考依据。应用4G技术难以切实满足电力系统的应用要求而5G技术能够在其强大功能的支持下顺利完成新型电力系统的多等级控制工作，可以避免新型电力系统在低延时、高可靠性场景中出现运行能力下降的问题。

3.2在用电信息采集场景中的应用

可以将5G技术合理运用在用电信息采集场景中。数据主要包括上行数据和下行数据，上行数据主要包括低压工商业用电和居民用电数据，将新型电力系统配电变压器内的数据信息移交到集中器后，很多电力数据可以经由上行通道直接传输到电力系统主站；下行数据主要是主站借助集中器设备传达的指令，能够顺利完成跳闸控制、合闸控制。很多电力企业都会将配变台区视为中心开展集中抄表工作，保证将收集到的数据迅速回传到新型电力系统主站。回传数据以上行数据为主，下行数据比较少。正常情况下，在对系统主站开展数据采集工作时，应该采用定期采集、随机采集和主动上报方式。其中，定时采集数据的量比较多，正常情况下，新型电力系统每天都会集中完成1次数据采集工作，终端应该每间隔15min记录1次电力数据。主站会利用集中器等设备来发布指令，所有采集数据需要统一缓存在集中抄表装置内。采集系统中具备强大的数据流，可以在兼顾数据实时性和准确性。电力企业应该合理运用5G技术不断提升新型电力的数据采集管理能力，确保采集数据符合系统要求。

结束语

综上所述，在新型电力系统中广泛运用5G技术，能够智能管理电力系统运行信息、远程控制电力系统运行状态，可以及时确定电力系统电力设备是否出现故障，提高新型电力系统运行稳定性。电力企业应该综合运用MEC技术实现远程控制目标、合理使用云端技术加强电力负荷控制、加强智能配电网管理、提升电力物联网管理力度，从而全面提高5G技术在新型电力系统中的应用效果。

参考文献

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